© Fraunhofer AWZ Soest
Aufnahmen der einzelnen Komponenten des Wärmepfades eines LED-Leuchtmittels.

Infrarot-Thermografie zur Analyse des Wärmeleitweges

Ausreichende Kühlung von wärmeempfindlichen Bauteilen ist in vielen Gebieten der Technik unerlässlich, beispielsweise bei LEDs. Ein vom Fraunhofer-Anwendungszentrum (AWZ) für Anorganische Leuchtstoffe zusammen mit der Fachhochschule Südwestfalen in Soest entwickeltes und patentiertes Verfahren soll helfen, Schwachstellen aufzuspüren und zu bewerten.

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Teile einer Taschenlampe
© Fraunhofer AWZ Soest, Bernd Ahrens
Eine LED-Leuchte, deren Farbspektrum individuell an die Bedürfnisse angepasst werden kann, soll die Lebensqualität der Nutzer verbessern.

Individuelle LED-Leuchte als Hilfe für sehbehinderte Menschen

Eine LED-Leuchte, deren Farbspektrum an die Bedürfnisse von Menschen mit altersbedingter Makula-Degeneration (AMD) oder Retinopathia pigmentosa (RP) angepasst ist, kann die Lebensqualität der Betroffenen steigern. Im Projekt »MakULA – Make Your Light Adapted« wollen das Fraunhofer-Anwendungszentrum Soest und der Fachbereich Elektrische Energietechnik der Fachhochschule Südwestfalen eine solche Lösung entwickeln.

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© Fraunhofer AWZ Soest, Angelika Rebentisch
Die Untersuchung von Proben am Röntgendiffraktometer waren Teil der Forschungsarbeit von Dr. Charlotte Rimbach zur Effizienzsteigerung von lumineszierenden Boratgläsern und -glaskeramiken.

Effizienzsteigerung von lumineszierenden Boratgläsern und -glaskeramiken

Die Effizienz von lumineszierenden Boratgläsern und -glaskeramiken als temperaturstabile Lichtkonverter zu verbessern, stellt eine große Herausforderung dar. Einen neuen Ansatz verfolgt das Fraunhofer-Anwendungszentrum (AWZ) für Anorganische Leuchtstoffe in Soest in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Südwestfalen. Mittels gezielter Veränderung der Netzwerkstruktur und Erzeugung von Streuzentren konnte so die Effizienz von Leuchtstoffsystemen verbessert werden.

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© Fachhochschule Südwestfalen/Sandra Pösentrup
Michelle Grüne ist von der Budde-Stiftung für einen neuen Ansatz beim Einsatz lumineszierender Gläser ausgezeichnet worden. Das Motiv zeigt sie bei der Justierung eines Lichtstabs für eine Messung der Lichtstärkeverteilung.

Budde-Preis für Forschung an Lichtkonvertern

Für einen neuen Ansatz beim Einsatz lumineszierender Gläser für die Licht- und Beleuchtungstechnik ist Michelle Grüne von der Budde-Stiftung ausgezeichnet worden. Sie erhielt den mit 5000 Euro dotierten Preis für ihre Masterarbeit an der Fachhochschule Südwestfalen, die in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe Soest entstanden ist.

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© Fraunhofer AWZ Soest
Abhängig von ihrer Temperatur können lumineszierende Gläser ihre Lichtfarbe verändern, was eine Anwendung als Temperaturmesser denkbar macht.

Temperaturmessung mit Leuchtstoffen

Lumineszierende Gläser, die je nach Temperatur ihre Farbe ändern, hat ein Forschungsteam am Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe Soest entwickelt und zum Patent angemeldet. Die Glassysteme können somit beispielsweise zur Temperaturmessung eingesetzt werden.

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Lumineszierende Gläser leuchten unter ultraviolettem (UV) Licht (oberer Bildteil) und sind unter Raumlicht transparent (unterer Bildteil). Der Farbeindruck wird durch den verwendeten Dotierstoff bestimmt: blau (Thulium), rot (Europium) und grün (Terbium).
© Fraunhofer AWZ Soest
Lumineszierende Gläser leuchten unter ultraviolettem (UV) Licht (oberer Bildteil) und sind unter Raumlicht transparent (unterer Bildteil). Der Farbeindruck wird durch den verwendeten Dotierstoff bestimmt: blau (Thulium), rot (Europium) und grün (Terbium).

Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED

Lumineszierende Gläser können moderne Lichtquellen für unterschiedliche Anwendungen optimieren. In der aktuellen Forschungsarbeit am Fraunhofer-Anwendungszentrum in Soest werden zudem neue Materialen wie lumineszierende Glaskeramiken für mögliche Einsatzgebiete bewertet.

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Laserlicht
© Hella
HELLA arbeitete gemeinsam mit dem Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe an einem möglichen Lichtsystem der Zukunft auf Basis einer Laserlichtquelle.

Schritt zum volladaptiven Lichtsystem auf Basis von Laserlichtquellen

Die HELLA GmbH & Co. KGaA, einer der weltweit führenden Automobilzulieferer für Licht und Elektronik, und das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe in Soest arbeiteten gemeinsam an einem möglichen Lichtsystem der Zukunft auf Basis einer Laserlichtquelle.

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Roboter-Goniophotometer
© Fraunhofer AWZ Soest
Mit einem Roboter-Goniophotometer werden am Fraunhofer-Anwendungszentrum in Soest farb- und photometrische Messungen an LED-Modulen und -Leuchten durchgeführt

Positives Fazit: Fraunhofer AWZ Soest als wichtiger Partner für Licht- und Beleuchtungsindustrie etabliert

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum (AWZ) für Anorganische Leuchtstoffe in Soest soll auch künftig dazu beitragen, die Zukunfts- und Wettbewerbsfähigkeit der Licht- und Beleuchtungsindustrie zu steigern. Das ist das Ergebnis einer Evaluation der 2013 gegründeten Forschungseinrichtung.

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Leuchtstoffe

Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe

Leuchtstoffe Gläser
© Fraunhofer IMWS
Mit Seltenen Erden dotierte Spezialgläser unter Anregung mit UV-Licht.

In den letzten Jahren hat sich die Leuchtdiode (LED) als universelle künstliche Lichtquelle etabliert. Moderne Hochleistungs-LEDs bieten gegenüber konventionellen Glüh- und Energiesparlampen enorme Vorteile im Hinblick auf Effizienz, Kompaktheit, Lebensdauer und Umweltschutz. Die Variabilität ihres Lichts und ihre geringe Baugröße lassen für die Lichtgestaltung ganz neue Möglichkeiten zu.

 

Gesteigerte Ansprüche

Als Beleuchtungselement etabliert, gilt es nun, die LED-Technik für gesteigerte Ansprüche weiterzuentwickeln. Einflüsse des Lichtmanagements durch intelligente Lichtsteuerungen zur interaktiven oder automatisierten Steuerung und Energieeinsparung (»Smart Lighting«) sowie fortschrittliche Beleuchtungskonzepte zur Stimulation der biologischen Wirkung von Licht auf den Mensch (»Human Centric Lighting«) stellen neue Anforderungen an die Lichtumgebung. Auch die Digitalisierung von Prozessen in der Produktentwicklung (»Digital Prototyping«), die Vernetzung von Leuchten zur Überwachung des Betriebszustands (»Predictive Maintenance«) und die verteilte Erfassung von Sensordaten (»Internet of Things«) stellen Aufgaben für die Entwicklung dar.

 

Neue Herausforderungen

Hierbei ergeben sich neue Herausforderungen nicht nur im Bereich der LED-Chips, sondern auch bei den Leuchtstoffen und den Verkapslungsmaterialien. Neben der Effizienz der LED und des Leuchtstoffes stellen Zuverlässigkeit und Farbstabilität wichtige Aspekte dar. Das Thermomanagement in LED-Modulen und Baugruppen ist von enormer Bedeutung.

 

Forschung und Entwicklung

Auf dem Gebiet der Leuchtstoffe besteht unser Leistungsangebot aus der Bewertung und Entwicklung von Leuchtstoffen und Leuchtstoffsystemen mit dem Ziel, Leuchtstoffeffizienz, Zuverlässigkeit und Farbstabilität zu verbessern. Dazu setzen wir am Anwendungszentrum in Soest umfassende optische und spektroskopische Analysen, thermische und mikrostrukturelle Charakterisierungen sowie Untersuchungen zur Langzeitstabilität von Leuchtdioden und Beleuchtungselementen ein.

Ergebnis unserer Aktivitäten sind unter anderem leuchtstoffdotierte Gläser und Glaskeramiken für die Licht- und Beleuchtungstechnik sowie die medizinische Diagnostik. Weitere Forschungsfelder beinhalten die Charakterisierung von Optiken für Leuchtdioden sowie die Mikrostrukturierung von Optiken und Leuchtstoffen.

 

Leistungsbereich

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum in Soest bietet ein offenes Service-Angebot. Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit und die Zukunft der Licht- und Beleuchtungsindustrie, aber auch thematisch verwandte Bereiche zu unterstützen. Die Optimierung von Werkstoffen, Bauteilen und Systemen soll zum Erfolg der Projektpartner beitragen. Dabei stehen sowohl die Konzeption als auch die Anwendung bei der gemeinschaftlichen Entwicklung im Mittelpunkt.

 

Wir bieten:

  • Charakterisierung und Bewertung von Leuchten, Leuchtdioden und Leuchtstoffen sowie deren Langzeitstabilität
  • Herstellung und Entwicklung von leuchtstoffdotierten Gläsern und Glaskeramiken
  • Strukturierung von LED-Optiken und Leuchtstoffen
  • Thermomanagement und photometrische Bewertung von Leuchten, Leuchtdioden (LEDs) und LED-Modulen
  • Bewertung von elektronischen Bauteilen sowie deren Langzeitstabilität
  • Oberflächen- und Elementuntersuchungen, thermische und thermokinetische Analysen
  • Leuchtstoffdesign
  • Simulation verschiedener LED-Optiken anhand von Strahlendaten

Die Standorte des Fraunhofer IMWS

Forschungsarbeit in Halle, Schkopau, Leuna und Soest